Грузоподъемный электромагнит
Изобретение относится грузоподъемным устройствам, в частности к грузоподъемным электромагнитам. Устройство содержит магнитопровод 1 с внутренним 2 и наружным 3 полюсами, катушку управления 4, выполненную из изолированного провода, защитную шайбу 5 и заливочную массу 6. Катушка управления состоит из первой 4.1 и второй 4.2 катушек. Первая катушка размещена вблизи наружного полюса магнитопровода и выполнена так, что в ней обеспечивается большая плотность тока, чем во второй катушке. Вторая катушка размещена вдоль внутреннего полюса магнитопровода. Технический результат – эффективное использование витков катушки, которые расположены вблизи наружного полюса магнитопровода и лучше охлаждаются. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к грузоподъемным электромагнитам, и может быть использовано для захвата и удерживания ферромагнитных материалов и деталей из них при погрузочно-разгрузочных работах.
Известен грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод с внутренним и наружным полюсами, с технологической воронкой и отверстием по центру, защитную шайбу, заливочную массу и катушку управления, выполненную из изолированного провода и имеющую форму кольца с прямоугольной выемкой по наружному диаметру (см. патент РФ N 2111160, В 66 С 1/06, 20.05.98).
Недостатком известного электромагнита является сравнительно небольшая грузоподъемность для сыпучих грузов, таких как скрап, стружка, чушки. Это вызвано концентрацией магнитного потока по внутреннему полюсу в результате того, что здесь расположено наибольшее число витков катушки. В то же время магнитный поток по наружному полюсу значительно слабее, из-за чего поднимаемый скрап стремится к внутреннему полюсу, где площадь магнитного взаимодействия небольшая. Кроме того, в связи с тем, что наибольшее число витков катушки расположено у внутреннего полюса, очень сильно ухудшаются условия теплоотвода, из-за чего происходит неравномерный нагрев катушки, требующий продолжительных пауз между включениями электромагнита для выравнивания температуры катушки. Катушка управления данного электромагнита имеет сложную форму и нетехнологична. Для размещения такой катушки магнитопровод тоже должен иметь специальную конструкцию, что затрудняет его изготовление и не позволяет реализовать предложение в порядке модернизации электромагнита с обычной конструкцией магнитопровода при его ремонте.
Наиболее близким аналогом является грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод с внутренним и наружным полюсами, защитную шайбу, заливочную массу и выполненную из изолированного провода катушку управления с фаской на верхнем торце со стороны внутреннего полюса. Фаска уменьшает число витков катушки возле внутреннего полюса, что обеспечивает более равномерное распределение магнитного поля по площади электромагнита и повышает его грузоподъемность для сыпучих грузов (см. патент РФ № 2159209, В 66 С 1/06, 20.11.2000 г.).
Катушка управления и магнитопровод данного электромагнита тоже имеют сложную специальную форму и потому нетехнологичны, а предложение не может быть реализовано в существующих электромагнитах с типичной конструкцией магнитопровода в порядке модернизации при их ремонте. Кроме того, в процессе работы катушка нагревается неравномерно. Витки катушки, расположенные вблизи стенок магнитопровода, нагреваются меньше, чем витки, расположенные в середине катушки. Минимальный нагрев имеют витки, примыкающие к наружному полюсу электромагнита, обеспечивающему наилучшее охлаждение. При этом рабочий ток в катушке выбирается таким, чтобы температура в наиболее горячей зоне катушки не превышала значения, допустимого для применяемой изоляции провода, а это ограничивает грузоподъемность электромагнита.
Задачей изобретения является повышение грузоподъемности электромагнита путем более эффективного использования витков катушки, которые расположены вблизи наружного полюса и лучше охлаждаются, а также улучшение технологичности изготовления и ремонта электромагнита.
Это достигается тем, что в грузоподъемном электромагните, содержащем магнитопровод с внутренним и наружным полюсами, катушку управления, выполненную из изолированного провода, защитную шайбу и заливочную массу, согласно изобретению, катушка управления выполнена из первой и второй катушек, причем первая катушка размещена вблизи наружного полюса магнитопровода и выполнена так, что в ее проводе обеспечивается большая плотность тока, чем в проводе второй катушки, а вторая катушка размещена вдоль внутреннего полюса магнитопровода. Для обеспечения указанного соотношения плотностей тока первая и вторая катушки могут быть соединены последовательно, причем первая катушка выполнена из провода меньшего сечения. Возможно выполнение второй катушки из двух частей, подключенных друг к другу параллельно.
Возможно также параллельное включение первой и второй катушки, при этом их сечение провода и электрическое сопротивление выбраны, исходя из соотношения
R1S1<R2S2,
где R1 и R2 - электрическое сопротивление первой и второй катушек соответственно;
S1 и S2 - сечение провода этих катушек.
Вторая катушка может быть выполнена из материала с меньшей электропроводностью.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид электромагнита; на фиг.2-4 - варианты схем катушек управления; на фиг.5 и 6 -. поперечное сечение катушки управления.
Электромагнит состоит из магнитопровода 1 с внутренним полюсом 2, наружным полюсом 3, катушки управления 4, выполненной из изолированного провода, защитной шайбы 5 и заливочной массы 6, заполняющей зазоры вокруг катушки управления. Катушка управления 4 состоит из первой катушки 4.1, расположенной вблизи от наружного полюса, и второй катушки 4.2, занимающей оставшийся объем полости магнитопровода.
При последовательном соединении катушек 4.1 и 4.2 и одинаковом протекающем по ним электрическом токе (см. фиг.2) катушку 4.1 выполняют из провода меньшего сечения, что позволяет увеличить магнитный поток вблизи наружного полюса за счет увеличения числа витков, расположенных в этой зоне. Большая плотность тока в катушке 4.1 увеличивает количество выделяющейся в ней энергии, но это не приводит к перегреву, поскольку катушка 4.1 примыкает к наружному полюсу 3, обеспечивающему лучшее охлаждение. Уменьшение объема катушки 4.1 за счет применения провода меньшего сечения позволяет несколько увеличить объем катушки 4.2, например выполнить ее из материала с меньшей электропроводностью, пропорционально увеличив его сечение. Наиболее рационально применение для этого алюминия, что к тому же снижает стоимость электромагнита и улучшает его тепловой режим, так как алюминий дешевле меди и имеет более высокую теплопроводность.
В том случае, если предпочтительной является намотка всей катушки управления проводом одинакового сечения, катушку 4.2 выполняют из двух частей 4.2.1 и 4.2.2, соединенных параллельно (см. фиг.3). Катушка 4.2 обычно выполняется из секций, соответствующим соединением которых в ней могут быть образованы нужные части (см. фиг.5). Катушка 4.2 может быть разделена на части и иным образом, например часть 4.2.1 размещается вдоль внутреннего полюса 2, а часть 4.2.2 занимает середину полости магнитопровода между частью 4.2.1 и катушкой 4.1 (см. фиг.6). При параллельном соединении одинаковых частей плотность тока в проводе катушки 4.2 будет вдвое меньшей, чем в проводе катушки 4.1, подключенной к ним последовательно. Это позволяет и в данном случае выполнить катушку 4.2 из алюминия. Применение такой конструкции катушки управления возможно и при использовании для ее намотки провода разного сечения.
Возможно также параллельное включение катушек 4.1 и 4.2 (см. фиг.4), при этом большая плотность тока в катушке 4.1 обеспечивается, в частности, за счет большего электрического сопротивления катушки 4.2, что может быть достигнуто увеличением числа витков этой катушки или использованием в ней материала с меньшей электропроводностью, например алюминия. Увеличение плотности тока в катушке 4.1 может быть достигнуто и за счет уменьшения сечения ее провода по сравнению с проводом катушки 4.2. В общем случае необходимое соотношение плотностей тока при параллельном соединении катушек 4.1 и 4.2 реализуется при выполнении условия
R1S1<R2S2,
где R1 и R2 - электрическое сопротивление первой и второй катушек соответственно;
S1 и S2 - сечение провода этих катушек.
Важным преимуществом предлагаемой конструкции грузоподъемного электромагнита является использование в ней катушек простой цилиндрической формы и обычного магнитопровода, что упрощает технологию изготовления электромагнита и позволяет увеличить грузоподъемность существующих электромагнитов, модернизируя при ремонте их катушку управления в соответствии с данным изобретением.
1. Грузоподъемный электромагнит, содержащий магнитопровод с внутренним и наружным полюсами, катушку управления, выполненную из изолированного провода, защитную шайбу и заливочную массу, отличающийся тем, что катушка управления состоит из первой и второй катушек, причем первая катушка размещена вблизи наружного полюса магнитопровода и выполнена так, что в ней обеспечивается большая плотность тока, чем во второй катушке, а вторая катушка размещена вдоль внутреннего полюса магнитопровода.
2. Электромагнит по п.1, отличающийся тем, что первая и вторая катушки соединены последовательно, причем первая катушка выполнена из провода меньшего сечения.
3. Электромагнит по п.1, отличающийся тем, что вторая катушка выполнена из двух частей, подключенных друг к другу параллельно.
4. Электромагнит по п.1, отличающийся тем, что первая и вторая катушки соединены параллельно, причем их сечение провода и электрическое сопротивление выбраны исходя из соотношения R1S1<R2S2, где R1 и R2 - электрическое сопротивление первой и второй катушек соответственно; S1 и S2 - сечение провода этих катушек.
5. Электромагнит по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что вторая катушка выполнена из материала с меньшей электропроводностью.
